SKKN Phân loại và phương pháp giải một số bài tập vật lí chương điện tích, điện trường
Trong quá trình giảng dạy của giáo viên bộ môn vật lý ở trên lớp, thì việc truyền đạt cho đa số học sinh hiểu và nắm vững kiến thức đã là khó, nhưng việc làm cho học sinh vận dụng được những kiến thức đó vào để giải được các bài tập càng khó hơn. Hơn nữa đối với Trường THPT Trần Ân Chiêm, với chất lượng học sinh đầu vào khá thấp, sự quan tâm của phụ huynh đối với việc học tập của các em đang còn rất hạn chế. Do vậy việc vận dụng kiến thức đã học vào để giải các bài tập vật lý là rất khó khăn, lượng học sinh tự tìm ra phương pháp giải một bài toán cho mình là rất ít. Mặt khác số lượng bài tập cho mỗi một dạng bài toán trong sách giáo khoa và sách bài tập của bộ môn vật lý chưa nhiều (mỗi một dạng chỉ có từ 1 đến 2 bài), như thế cũng không đủ bài tập để cho học sinh rèn luyện cách làm cho mỗi dạng bài tập.
Vậy làm thế nào để cho đa số học sinh có thể giải được các bài tập một cách dễ dàng? Theo tôi, cần phải có một cách phân loại rõ ràng các dạng bài tập, đồng thời phải có một phương pháp giải phù hợp cho mỗi dạng bài tập đó. Để khi học sinh đọc đề lên có thể dễ nhận biết và tìm ra ngay cách giải.
Với những nhu cầu thực tế trong giảng dạy như vậy, nên tôi đã dựa vào một số kinh nghiệm của mình và đồng thời tham khảo các tài liệu có liên quan để mạnh dạn đưa ra một phương pháp giải theo tôi là đơn giản, dễ nhớ nhất dưới dạng các bài toán từ dễ đến khó, dùng làm tài liệu cho học sinh học tập trong các tiết tự chọn và tự học ở nhà, đồng thời qua đó cũng để trao đổi kinh nghiệm giảng dạy của mình với các đồng nghiệp khác.
Trên khuôn khổ của một sáng kiến kinh nghiệm, nên ở đây tôi chỉ áp dụng cho chương “ Điện tích – Điện trường” ở lớp 11 cơ bản và nâng cao. Vì vậy đề tài tôi chọn ở đây là: “Phân loại và phương pháp giải một số bài tập vật lí chương điện tích, điện trường”.
1. Mở đầu: Lí do chọn đề tài: Trong quá trình giảng dạy của giáo viên bộ môn vật lý ở trên lớp, thì việc truyền đạt cho đa số học sinh hiểu và nắm vững kiến thức đã là khó, nhưng việc làm cho học sinh vận dụng được những kiến thức đó vào để giải được các bài tập càng khó hơn. Hơn nữa đối với Trường THPT Trần Ân Chiêm, với chất lượng học sinh đầu vào khá thấp, sự quan tâm của phụ huynh đối với việc học tập của các em đang còn rất hạn chế. Do vậy việc vận dụng kiến thức đã học vào để giải các bài tập vật lý là rất khó khăn, lượng học sinh tự tìm ra phương pháp giải một bài toán cho mình là rất ít. Mặt khác số lượng bài tập cho mỗi một dạng bài toán trong sách giáo khoa và sách bài tập của bộ môn vật lý chưa nhiều (mỗi một dạng chỉ có từ 1 đến 2 bài), như thế cũng không đủ bài tập để cho học sinh rèn luyện cách làm cho mỗi dạng bài tập. Vậy làm thế nào để cho đa số học sinh có thể giải được các bài tập một cách dễ dàng? Theo tôi, cần phải có một cách phân loại rõ ràng các dạng bài tập, đồng thời phải có một phương pháp giải phù hợp cho mỗi dạng bài tập đó. Để khi học sinh đọc đề lên có thể dễ nhận biết và tìm ra ngay cách giải. Với những nhu cầu thực tế trong giảng dạy như vậy, nên tôi đã dựa vào một số kinh nghiệm của mình và đồng thời tham khảo các tài liệu có liên quan để mạnh dạn đưa ra một phương pháp giải theo tôi là đơn giản, dễ nhớ nhất dưới dạng các bài toán từ dễ đến khó, dùng làm tài liệu cho học sinh học tập trong các tiết tự chọn và tự học ở nhà, đồng thời qua đó cũng để trao đổi kinh nghiệm giảng dạy của mình với các đồng nghiệp khác. Trên khuôn khổ của một sáng kiến kinh nghiệm, nên ở đây tôi chỉ áp dụng cho chương “ Điện tích – Điện trường” ở lớp 11 cơ bản và nâng cao. Vì vậy đề tài tôi chọn ở đây là: “Phân loại và phương pháp giải một số bài tập vật lí chương điện tích, điện trường”. 1.2. Mục đích nghiên cứu: Căn cứ vào các tài liệu như: Chuẩn kiến thức kỹ năng lớp 11, sách giáo viên lớp 11, tài liệu bồi dưỡng giáo viên, sách giáo khoa vật lý 11 và các ý kiến thống nhất của tổ bộ môn, tôi đưa ra những mục tiêu, mức độ cần đạt của chương Điện tích – Điện trường như sau: a. Về kiến thức: - Nêu được các cách làm nhiễm điện một vật (cọ xát, tiếp xúc, hưởng ứng). - Phát biểu được định luật bảo toàn điện tích. - Phát biểu được định luật Cu-lông và chỉ ra đặc điểm của lực điện giữa hai điện tích điểm. - Trình bày được các nội dung chính của thuyết electron. - Nêu được điện trường tồn tại ở đâu, có tính chất gì. - Phát biểu được định nghĩa cường độ điện trường. - Nêu được các đặc điểm của đường sức điện. - Nêu được trường tĩnh điện là trường thế. - Phát biểu được định nghĩa hiệu điện thế giữa hai điểm của điện trường và nêu được đơn vị đo hiệu điện thế. - Nêu được mối quan hệ giữa cường độ điện trường đều và hiệu điện thế giữa hai điểm của điện trường đó. Nêu được đơn vị đo cường độ điện trường. - Nêu được nguyên tắc cấu tạo của tụ điện và nhận dạng được các tụ điện thường dùng. - Phát biểu được định nghĩa điện dung của tụ điện và nêu được đơn vị đo điện dung. Nêu được ý nghĩa các số ghi trên mỗi tụ điện. - Nêu được điện trường trong tụ điện và mọi điện trường đều mang năng lượng. Viết được công thức . - Nêu được cách mắc các tụ điện thành bộ và viết được công thức tính điện dung tương đương của mỗi bộ tụ điện. b. Về kỹ năng: - Vận dụng được định luật Cu-lông để xác định lực điện tác dụng giữa hai điện tích điểm. - Xác định được cường độ điện trường (phương, chiều, độ lớn) tại một điểm của điện trường gây bởi một, hai hoặc ba điện tích điểm. - Tính được công của lực điện khi di chuyển một điện tích giữa hai điểm trong điện trường đều. - Giải được bài tập về chuyển động của điện tích trong điện trường đều. - Vận dụng được công thức và - Vận dụng được các công thức tính điện dung tương đương của bộ tụ điện. C. Thái độ: Taọ hứng thú học môn vật lý cho học sinh. d. Định hướng các năng lực chính hướng tới - Năng lục tự học. - Năng lục ghi nhớ. 1.3. Đối tượng nghiên cứu: Học sinh khối 11- cơ bản . Lớp 11C7- 40 học sinh Lớp 11C8 - 38 học sinh. 1.4. phương pháp nghiên cứu : -Cơ sở lý thuyết . -Khảo sát thực tế. -Phương pháp giải bài tập. 2. Nội dung sáng kiến kinh nghiệm: 2.1. Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm: Đối với môn vật lý ở trường phổ thông, bài tập vật lý đóng một vai trò hết sức quan trọng, để hướng dẫn học sinh làm bài tập vật lý đạt hiệu quả đòi hỏi người giáo viên phải không ngừng đầu tư, sáng tạo, tìm tòi phương pháp phù hợp. Bài tập vật lý sẽ giúp các em hiểu sâu hơn những qui luật, hiện tượng vật lý. Thông qua các bài tập vật lý tạo điều kiện cho HS vận dụng linh hoạt các kiến thức đã học, làm cho các kiến thức đó trở nên sâu sắc và trở thành vốn riêng của HS. Khi giải các bài tập HS phải vận dụng các thao tác tư duy như so sánh, phân tích, tổng hợpNên bài tập vật lý gây hứng thú cho HS. 2.2. Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm : Như tôi đã giới thiệu ở phần 1, thì đa số học sinh trong các lớp tôi dạy nói riêng và học sinh của trường THPT Trần Ân Chiêm nói chung, không biết vận dụng kiến thức vào để giải bài tập, hay nói cách khác là đa số học sinh không tự tìm ra cho mình được một phương pháp giải đối với một bài toán. Từ đó tôi nghĩ rằng mình phải cho các em một phương pháp giải đối với mỗi dạng bài tập, đồng thời cho các em thêm nhiều bài tập để các em có thể luyện thêm ở nhà. Thế là ý tưởng hình thành đề tài này của tôi bắt đầu từ đó. 2.3. Các giải pháp cụ thể:Phân loại và phương pháp giải bài tập chương Điện tích – Điện trường: 1. Bài toán 1: Tương tác giữa hai điện tích điểm. 1.1. Lý thuyết: -Lực tương tác giữa hai điện tích điểm: - Điểm đặt: Trên điện tích chịu lực tác dụng. - Phương: Trùng với đường thẳng nối 2 điện tích. - Chiều: + Ra xa hai điện tích nếu chúng cùng dấu (đẩy nhau) + Hướng từ điện tích nọ đến điện tích kia nếu chúng ngược dấu ( hút nhau). - Độ lớn: Trong đó: - là hằng số điện môi. - là độ lớn các điện tích (đơn vị đo là C). r - Khoảng cách giữa hai điện tích (đơn vị đo là m). k - hệ số tỉ lệ: k= 9.109 Nm2/C2. - Một số hiện tượng cần chú ý: + Khi cho hai vật nhỏ nhiễm điện và dẫn điện như nhau, tiếp xúc với nhau và sau đó tách rời nhau thì tổng điện tích chia đều cho mỗi vật: (Điện tích điểm hoặc 2 điện tích giống hệt nhau) + Hiện tượng cũng xảy ra tương tự khi nối hai vật như trên bằng dây dẫn mãnh rồi cắt bỏ dây nối. + Khi chạm tay vào vật nhỏ dẫn điện đã tích điện thì vật nhỏ mất điện tích và trở thành trung hoà. 1.2. Phương pháp giải: - Vì lực tương tác là đại lương véc tơ nên: + Nếu đề yêu cầu “ Xác định lực” : Có nghĩa là ta phải xác định đẫy đủ các đặc điểm của lực ( điểm đặt, phương, chiều, độ lớn) khi đó ta nên dùng hình vẽ để biểu diễn 3 đặc điểm đầu ( điểm đặt, phương, chiều), sau đó áp dụng công thức để tính độ lớn. + Nếu đề yêu cầu “ Tính lực” thì ta chỉ áp dụng công thức để tính độ lớn của lực mà không cần vẽ hình. 1.3. Ví dụ: Ví dụ 1: Xác định lực tương tác giữa hai điện tích điểm q1, q2 cách nhau 1 khoảng r trong chất điện môi có hằng số điện môi . Cho q1= 4.10-6C, q2= -8.10-6C, r= 4cm, = 2. Giải - Lực tương tác có hướng như hình vẽ: Độlớn : Ví dụ 2: Hai quả cầu nhỏ có điện tích q1= 2.10-6C, q2= 5.10-6C tác dụng vào nhau một lực 36N trong chân không. a. Tính khoảng cách giữa chúng. b. Cho hai quả cầu tiếp xúc với nhau, rồi đưa ra vị trí cũ. Tính lực tương tác lúc này. Giải a. Áp dụng công thức: Vậy r= 0.05m = 5cm. b. Sau khi tiếp xúc ta có: Lực tương tác là: Chú ý: Ví dụ 1 là yêu cầu xác định lực, ví dụ 2 chỉ yêu cầu tính lực. 1.4. Bài tập vận dụng và nâng cao: Bài số 1: Xác định lực tương tác giữa hai điện tích điểm đặt cách nhau một khoảng r= 3cm trong môi trường có hằng số điện môi . Bài số 2: Hai điện tích điểm đặt cách nhau một khoảng r=3cm trong chân không, hút nhau bằng một lực F= 6.10-9N. Điện tích tổng cộng của chúng là q= 10-9C. Xác định các điện tích? Bài số 3: Cho hai quả cầu nhỏ giống nhau có điện tích và chạm vào nhau rồi đưa chúng ra xa cách nhau 20cm trong chân không. Tính lực tương tác giữa chúng? Bài số 4: Hai điện tích điểm đặt cách nhau r1= 3,6cm trong không khí. Hỏi khi đặt trong nước nguyên chất () phải cách nhau một khoảng r2 bằng bao nhiêu để lực tương tác giữa hai điện tích không đổi. Bài số 5: Có hai giọt nước giống nhau, mỗi giọt có thừa 1 êlecron cho rằng các giọt nước hình cầu và biết rằng lực đẩy tĩnh điện tác dụng lên mỗi giọt nước cân bằng với lực hấp dẫn của chúng. Tính bán kính R của mỗi giọt nước? Bài số 6: Theo giả thiết về cấu tạo nguyên tử Hiđrô của Bo thì nguyên tử Hiđrô gồm hạt nhân và 1 êlectron quay xung quanh nó trên quỹ đạo tròn bán kính r=5,3.10-11m. Tìm vận tốc của êlectron và số vòng quay của nó trong mỗi giây?Coi êlectron và hạt nhân tương tác theo định luật Cu lông. 2. Bài toán 2: Sự tương tác giữa nhiều điện tích. 2.1. Lý thuyết: Nếu một điện tích q chịu tác dụng của nhiều lực do nhiều điện tích tác dụng lên. Thì tổng hợp lực tác dụng lên q là: (2.1) 2.2. Phương pháp giải: Giải theo thứ tự các bước như sau: - Áp dụng công thức (2.1) cho hợp lý. - Tính - Biểu diễn trên hình vẽ. - Dựa vào hình để tính: ta có các trường hợp sau: + Nếu thì + Nếu thì + Nếu thì (định lý Pitago) + Nếu và hợp với một góc thì: F= 2.OH = ( Tam giác cân có đường cao vừa là đường trung trực vừa là đường phân giác) + Nếu và hợp với một góc mà thì ( tam giác cân có góc ở đáy là 600 là tam giác đều) + Nếu và hợp với một góc 2.3. Ví dụ: Ví dụ 1: Cho hai điện tích điểm . Lần lượt đặt tại hai điểm A và B trong chân không cách nhau 1m. Xác định lực tổng hợp tác dụng lên điện tích khi đặt tại điểm M sao cho: AM= 60cm, BM= 40cm. Giải - Ta có: Với: Vì AM + BM = AB Điểm M nằm trên đoạn AB. Vì nên Ví dụ 2: Có ba điện tích điểm đặt trong chân không ở ba đỉnh tam giác đều cạnh a = 15cm. Tính lực điện tổng hợp tác động lên mỗi điện tích. Giải: - Xét lực điện tổng hợp tác dụng lên điện tích q3 + Ta có: + Với + Các lực được biểu diễn như hình vẽ sau: - Vì nên OAB cân góc AOB = 300 - Vì , đặt ở 3 đỉnh tam giác đều nên ta có: 2.4. Bài tập vận dụng và nâng cao: Bài số 1: Cho hai điện tích điểm , đặt tại hai điểm A và B trong không khí. Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên điện tích đặt tại trung điểm O của AB. Bài số 2: Cho hai điện tích , lần lượt đặt tại hai điểm A và B trong chân không cách nhau 1m. Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên điện tích khi đặt tại: a. Điểm N: AN= 60cm, BN= 80cm b. Điểm C: AC= BC= AB = 100cm Bài số 3: Tại ba đỉnh của một tam giác đều cạnh a. Ta đặt 3 điện tích điểm có cùng độ lớn q. Trong đó có hai điện tích dương và một điện tích âm. Xác định lực tương tác lên mỗi điện tích. Bài số 4: Cho hai điện tích bằng +q ( q>0) và hai điện tích bằng –q đặt tại 4 đỉnh của hình vuông ABCD cạnh a, trong chân không. Tính ( theo q và a) lực điện tổng hợp tác dụng lên mỗi điện tích nói trên? 3. Bài toán 3: Điện trường do điện tích điểm gây ra. Lực tác dụng lên điện tích đặt trong điện trường. 3.1. Lý thuyết. - Cường độ điện trường do điện tích điểm Q gây ra tại một điểm: - Điểm đặt: Tại điểm xét. - Phương: Trùng với đường thẳng nối từ Q đến M. - Chiều: + Hướng ra xa Q nếu Q>0. + Hướng về phía Q nếu Q<0. - Độ lớn: Trong đó: Q- Độ lớn điện tích gây ra điện trường (đơn vị tính là C). - Hằng số điện môi. r- Khoảng cách từ Q đến M (đơn vị tính là m). E- Độ lớn cường độ điện trường (đơn vị tính là V/m) - Lực tác dụng lên điện tích q đặt trong điện trường: - Điểm đặt: Trùng với q. - Phương: Trùng với . - Chiều: + Cùng chiểu với khi q>0. + Ngược chiều với khi q<0. - Độ lớn: 3.2. Phương pháp giải: Tương tự như bài toán 1. - Nếu đề bài yêu cầu xác đinh cường độ điện trường thì ta phải xác định đầy đủ các đặc điểm của véc tơ ( vẽ hình và tính độ lớn). - Nếu đề bài chỉ yêu cầu tính cường độ điện trường thì ta chỉ việc áp dụng công thức độ lớn để tính. Chú ý: Phân biệt điện tích Q và điện tích q ở hai công thức trên. Q- là điện tích gây ra điện trường. q- là điện tích thử chịu lực tác dụng của điện trường. 3.3. Ví dụ: Ví dụ1: Cho điện tích Q= -10-8C đặt tại điểm A trong dầu hoả có =2. Xác định cường độ điện trường tại điểm B cách điểm A 6cm trong dầu hoả và xác định lực điện tác dụng lên điện tích q= 3.10-7 C đặt tại B? Giải: - Cường độ điện trường tại điểm B có hướng như hình vẽ. Độ lớn (V/m) - Lực tác dụng lên q có hướng như hình vẽ. Độ lớn Ví dụ 2: Điện tích q đặt tại A trong chân không gây tại B cường độ điện trường . Nếu đặt tại B điện tích q0 = 10-6C thì nó chịu tác dụng của lực hướng từ B về A và độ lớn F= 10-2N. Xác định cường độ điện trường tại B? Suy ra giá trị của q? Biết AB=30cm. Giải: a. được biểu diễn như hình vẽ. Độ lớn: . b. Ta có: Vì hướng từ B về A nên q< 0 vậy q= -10-7C. 3.4. Bài tập vận dụng và nâng cao: Bài số 1: Một điện tích điểm q = 6.10-8C đặt trong điện trường của một điện tích điểm Q chịu tác dụng lực F = 6.10-4N. Tính cường độ điện trường E tại điểm đặt điện tích q? Tính độ lớn của điện tích Q? Biết rằng hai điện tích cách nhau r = 30cm trong chân không. Bài số 2: Một quả cầu nhỏ (coi như điện tích điểm) mang điện tích Q = -10-5C Hãy xác định: Cường độ điện trường tại điểm M cách tâm quả cầu khoảng r = 10cm? Lực điện trường tác dụng lên điện tích q = -10-7C đặt tại M? Bài số 3: Cho hai điểm A và B cùng nằm trên một đường sức của điện trường do một điện tích điểm q>0 gây ra. Biết độ lớn của cường độ điện trường tại A là 36V/m, tại B là 9V/m. Xác định cường độ điện trường tại trung điểm M của đoạn thẳng AB? Nếu đặt tại M một điện tích điểm q0= -10-2C thì độ lớn lực điện tác dụng lên q0 là bao nhiêu? Xác định phương và chiều của lực? 4. Bài toán 4: Cường độ điện trường do nhiều điện tích điểm gây nên. 4.1. Lý thuyết: Gọi là cường độ điện trường do q1 gây ra tại M. Gọi là cường độ điện trường do q2 gây ra tại M. Gọi là cường độ điện trường do qn gây ra tại M. Theo nguyên lý chồng chất điện trường ta có: (5.1) 4.2. Phương pháp giải: Tiến hành giải theo các bước sau đây. - Áp dụng công thức (5.1) cho phù hợp với bài toán. - Tính E1, E2 - Biểu diễn , trên hình vẽ. - Dựa vào hình vẽ để tìm . + Nếu thì + Nếu thì + Nếu thì (định lý Pitago) + Nếu và hợp với một góc thì: EM= 2.OH = ( Tam giác cân có đường cao vừa là đường trung trực vừa là đường phân giác) + Nếu và hợp với một góc mà thì ( tam giác cân có góc ở đáy là 600 là tam giác đều) + Nếu và hợp với một góc 4.3. Ví dụ: Ví dụ 1: Cho hai điện tích q1= 4.10-10C, q2= - 4.10-10C đặt ở A, B trong không khí. AB= a = 2cm. Xác định véctơ cường độ điện trường tại: H là trung điểm của AB. M cách A 1cm, cách B 3cm. N hợp với A, B thành tam giác đều. Giải: Ta có Với Vì nên: Ta có: Với Vì nên: c. Ta có: Với Vì tam giác NCD đều nên: EN=E1N=9000V/m 4.4. Bài tập vận dụng và nâng cao: Bài số 1: Hai điện tích q1=10-8C, q2=-10-8C lần lượt đặt tại hai điểm A và B cách nhau một đoạn a=3cm trong không khí. a.Xác định cường độ điện trường tại điểm M cách đều A và B một đoạn bằng a? b. Xác định lực điện trường tác dụng lên điện tích q0=10-9C đặt tại M? Bài số 2: Hai điện tích q1=10-5C, q2=10-5C lần lượt đặt tại hai điểm A,B trong môi trường có =2. Xác định cường độ điện trường tại điểm M nằm trên đường trung trực của AB và cách AB một đoạn d=4cm, cho AB=6cm. Bài số 3: cho 3 điện tích q1=q2=q3=5.10-6C đặt tại 3 đỉnh A,B,C của hình vuông ABCD cạnh a=3cm trong chân không . Xác định cường độ điện trường tại đỉnh D của hình vuông đó? Bài số 4: Xác định độ lớn cường độ điện trường E tại tâm của hình lục giác đều cạnh a=10cm. Biết rằng tại 6 đỉnh có đặt 6 điện tích điểm có cùng độ lớn là q=10-9C,với: a. Tất cả cùng dấu. b. Ba điện tích dương, ba điện tích âm. Bài số 5: có 4 điện tích q1=q2>0, q3=q4=<0 đặt tại 4 đỉnh của hình lập phương cạnh a. Xác định cường độ điện trường tại tâm O của hình lập phương? 5. Bài toán 5: Điện thế- Hiệu điện thế- Công của lực điện trường: 5.1: Lí thuyết và phương pháp giải: Áp dụng các công thức sau vào để giải bài toán: - Công của lực điện : A=qEd ( Chỉ áp dụng được cho trường hợp điện trường đều) Trong đó: q- Điện tích ( đơn vị là C) E- Cường độ điện trường ( đơn vị đo là V/m) d- Hình chiếu của quãng đường lên phương của đường sức (đơn vị là m) Chú ý: Nếu q dịch chuyển theo chiều đường sức thì d> 0 Nếu q dịch chuyển ngược chiều đường sức thì d< 0 - Thế năng điện trường bằng công của lực điện khi điện tích di chuyển từ điểm xét đến điểm chọn làm mốc. A=WM=qEd ( điện trường đều thì điểm mốc là bản âm) WM=AM=q.VM ( điện trường không đều thì điểm mốc là ) AMN=WM-WN ( Công của lực điện bằng độ giảm thế năng) AMN=WđN-WđM ( Công của lực điện bằng độ biến thiên động năng) - Điện thế: - Hiệu điện thế: UMN=VM-VN với: , ; UMN=E.d ( d là hình chiếu của MN lên phương đường sức) 5.2. Ví dụ: Ví dụ 1: Cho điện tích q=-10-5C di chuyển được đoạn đường 1cm dọc theo một đường sức điện dưới tác dụng của lực điện trong một điện trường đều, có cường độ điện trường 1000V/m. Tính công của lực điện? Giải: Áp dụng công thức: A=qEd Với q=-10-5C, E=1000V/m, d=-1cm= -0,01m A=-10-5.1000.(-0,01)=10-4J Ví dụ 2: Công của lực điện trường làm di chuyển một điện tích q giữa hai điểm có hiệu điện thế U=7000V là 0,007J. Tính độ lớn của điện tích đó? Giải: Áp dụng công thức: 5.3. Bài toán vận dụng và nâng cao: Bài số 1: Cho điện tích điểm di chuyển một đoạn đường 1cm dọc theo một đường sức điện dưới tác dụng của lực điện, trong một điện trường đều có cường độ điện trường 5000V/m . Tính công của lực điện? Bài số 2: Khi bay qua hai điểm M và N trong điện trường , thì êlectron tăng tốc , động năng của nó tăng thêm được 4.10-17J. Tính hiệu điện thế giữa hai điểm M và N? Bài số 3: Thế năng tĩnh điện của một êlectron tại điểm M trong điện trường của một điện tích điểm là -32.10-19J. Mốc tính thế năng tĩnh điện ở vô cực . Điện thế tại điểm M bằng bao nhiêu? Bài số 4: Một êlectron bay với vận tốc v= 1,2.10-7m/s từ một điểm có điện thế V1= 600V theo hướng của các đường sức. Hãy xác định điện thế V2 của điểm mà ở đó êlectron dừng lại? Bài số 5: Để di chuyển một điện tích q=10-4C từ rất xa vào điểm M của điện trường , cần thực hiện công A=5.10-5J. Tìm điện thế ở M? (Mốc điện thế ở vô cùng). Bài số 6: Êlectron trong nguyên tử Hiđrô chuyển động tròn đều xung quanh hạt nhân với bán kính r = 0,5.10-10m. Tính: a. Động năng và thế năng của electron trên quỹ đạo? b. Năng lượng cần thiết để iôn hoá nguyên tử Hiđrô ( tức là đưa êlectron ra vô cùng). 6. Bài toán 6: Tụ điện – Ghép tụ điện. 6.1. Lý thuyết: - Các công thức liên quan đến tụ điện: + Điện dung: Trong đó: Q – Điện tích của tụ ( đơn vị tính là C) U – Hiệu điện thế giữa hai bản tụ ( đơn vị tính là V) + Điện dung của tụ điện phẳng: Trong đó: - Hằng số điện môi. S – Diện tích phần đối diện của hai bản tụ ( đơn vị tính là m2) D – Khoảng cách giữa hai bản tụ ( đơn vị tính m) + Năng lượng: + Vì điện trường giữa hai bản tụ là điện trường đều nên ta có thể áp dụng các công thức của điện trường đều. + Khi nhúng tụ vào điện môi thì điện dung của tụ tăng: C’= .C - Ghép tụ điện: + Ghép nối tiếp: Điện dung của bộ tụ: Điện tích của bộ tụ: Qb = Q1 = Q2 == Qn Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch: Ub = U1 + U2 ++ Un + Ghép song song: Điện dung của bộ tụ: Cb = C1 + C2 + + Cn Điện tích của bộ tụ: Qb = Q1 + Q2 ++ Qn Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch: Ub = U1 = U2 == Un 6.2. Phương pháp: - Khi tính các đại lượng liên quan đến tụ điện thì ta vận dụng các công thức liên quan đến tụ để tính. - Khi giải bài toán về ghép tụ ta giải theo các bước sau: + Phân tích mạch. + Tính Cb: Tính Cb theo quy luật tính từ trong ngoặc tính ra. + Tính hiệu điện thế và điện tích mỗi tụ: Tính theo quy luật tính từ ngoài ngoặc trước, đại lượng nào bằng nhau thì tính đại lượng đó trước. 6.3. Ví dụ: Ví dụ 1: Một tụ điện ph
Tài liệu đính kèm:
- skkn_phan_loai_va_phuong_phap_giai_mot_so_bai_tap_vat_li_chu.doc